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sabato 27 luglio 2019

#ViaLattea

Questa immagine straordinaria mostra nella maniera più assoluta le potenti energie in gioco nel centro della nostra Via Lattea. Ecco cosa riprende e perché è così straordinaria.

Questa zona della Via Lattea è completamente invisibile ai nostri occhi, anche con i più potenti telescopi, perché rimane nascosta dietro a nebulose che assorbono completamente la sua luce.
Fino a poco tempo fa per studiare quesa zona si usavano telescopi all'infrarosso: una parte dello spettro che riesce a penetrare queste nubi e a darci un'idea di cosa ci fosse al di là.
Ma questa immagine invece è stata ripresa dal nuovo radiotelescopio MeerKAT nel Sudafrica, ed è la prima immagine radio così dettagliata del centro della Via Lattea.

La dimensione della porzione di cielo ripresa è di circa 1° x 2°, più o meno la dimensione che potete coprire alzando un pollice al cielo, e riprende la zona attorno al buco nero Sgr A*.

Ma cosa ci mostra questa immagine in più di ciò che già conosciamo?
In realtà nulla, però ci dà un punto di vista del tutto nuovo sugli oggetti celesti immortalati, e con una risoluzione altissima.
Prima di tutto, ciò che vediamo non è luce, ma sono onde radio: onde con lunghezze molto più ampie della luce e che quindi non si fanno ostacolare dalle polveri sottili che intasano il centro della Via Lattea e che di fatto ci impediscono osservazioni precise e ad alta definizione.
Tutti i bagliori gialli che si vedono nell'immagine sono emessi da gas, ma le ragioni per la quali le diverse sorgenti le emettono sono molto diverse.
Alla fine di questa pagina trovate una immagine con le didascalie che vi aiutano a localizzare ciò di cui vi parleremo tra poco.

Le strutture circolare sulla sinistra sono causate da supernove, in gergo SNR: Supernova remnant o resti di supernova.
per apprendere nel dettaglio lo straordinario fenomeno delle supernove potete dare un occhio a questo approfondimento: Cosa sono le supernove e perché sono così importanti per l'uomo?

Ciò che avviene in questi casi è che il materiale espulso dalla supernova va a sbattere contro il gas dell'ambiente circostante, eccitandolo e illuminandolo sia nello spettro della luce visibile, sia, anzi ancora di più, nello spettro radio.
L'intensità del bagliore che vediamo dipende dalla quantità di gas eccitato.
Nella foto è possibile vedere una certa asimmetria nella bolla, dove il margine è più luminoso in alcuni punti rispetto ad altri. In generale questo avviene perché in quella direzione è presente più gas, e mentre si accumula emette più luce.
Queste due grosse bolle non sono gli unici resti di supernova nella foto, ma ce ne sono a decine. Questo ci fa capire che la zona centrale della Via Lattea è una zona molto attiva e ci sono state stelle molto massicce.

Il grosso bagliore che si vede nel centro della foto, è da attribuire a due oggetti distinti.
La "bolla" più a destra è il risultato dell'emissione da parte del famoso buco nero super massiccio Sgr A*: un oggetto distante 26 mila di anni luce con una massa pari a circa 4 milioni di masse solari.
La dimensione di Sgr A*, di cui nell'immagine vediamo solo l'emissione radio, è stimata attorno ai 26 milioni di km. Anche se questo numerone ci potrebbe sembrare enorme, in verità non è molto grande se pensiamo che la distanza minima tra la il Sole e Mercurio è di 46 milioni di km.
Nonostante si pensi sempre e solo a lui quando si parla di buco nero nel centro della Via Lattea, oggi sappiamo che Sgr A* non è l'unico buco nero che si trova li, ma ce ne sono centinaia!
Abbiamo parlato a fondo di questi numerosi buchi neri in questo nostro articolo: Centinaia di buchi neri nel cuore della Via Lattea

Le onde radio che vediamo essere emesse da Sgr A* proviene dal materiale che sta risucchiando nel suo vortice, e che alle velocità estreme con la quale si muovono emettono radiazioni.

Sulla sinistra di Sgr A* c'è una striscia molto brillante, che si snoda dall'alto al basso.
La sorgente di questa struttura così strana è costituita da dei filamenti paralleli di gas, disposti ad arco che avvolgono un ammasso stellare molto denso e popolato: l'Arches Cluster.
Anche questo oggetto è invisibile ai telescopi a causa delle nubi interstellari che si trovano tra noi e il nucleo della Via Lattea, e fino a questo momento avevamo le sue immagini grazie ad osservazioni e fotografie nella banda dell'infrarosso.
Tempo fa a questo link westerlund-1, le stelle più massicce della galassia sono qui abbiamo parlato dell'ammasso stellare Westerlund 1, che gode del primato di ammasso con le stelle più massicce della Via Lattea.
L'Arches Cluster invece gode di un altro primato: è l'ammasso aperto più denso della nostra galassia.
Sul suo diametro non ci sono certezze ma le stime parlano di circa 4 anni luce, e al suo interno ci sono circa un migliaio di stelle, tra le quali un centinaio hanno masse che vanno oltre le 20 masse solari.
Avete capito bene, in uno spazio grande come quello tra il sole e la stella a noi più vicina (alpha centauri), ci sarebbero un centinaio di stelle con masse 20 volte quella del sole ed un migliaio di altre stelle più piccole!!
Questo dovrebbe bastare per darvi un idea di quali possano essere le radiazioni emesse dal "piccolo" Arches Cluster. E' chiaro quindi il motivo per la quale risulta così estremamente luminoso nell'immagine radio.

Spostandoci ancora più a sinistra dell'Arches Cluster ci sono altre due bolle molto luminose.
Questa volta non si tratta di buchi neri super massicci, supernove, o mostri del genere... ma semplicemente di nebulose diffuse estremamente dense e grandi.
Ricordiamo che stiamo parlando di una zona della Via Lattea dove gas e materiale costitutivo non mancano, siamo nel luogo più denso di una galassia, dove in origine c'era la concentrazione maggiore di gas primordiale. E questo spiega perché queste due nebulose siano tra le più dense della Via Lattea.
Si tratta di SGR B1 e SGR B2, ognuna grande quasi 150 anni luce.
La loro densità media è di 1.000 atomi di idrogeno in 1 centimetro cubo, cioè 40 volte più densa della media delle altre nebulose presenti nella Via Lattea.
Qui stanno nascendo centinaia di nuove stelle, una vera e propria fucina interstellare.
Per capire meglio cosa sono questi oggetti che sono tutto tranne che banali, potete andare a questo nostro approfondimento nebulose diffuse, ricordi dell'universo primortdiale

Tutto quello che abbiamo visto fino a qua è straordinario per la potenza delle emissioni radio che rivela.
Ma ci sono dei dettagli, che qualcuno di voi avrà già scorto, che non hanno nulla a che fare con potenze estreme, e sono tutti quei filamenti che si snodano dall'alto al basso in quasi tutta l'area dell'immagine.
Nelle prime immagini scattate nell'infrarosso si pensava che queste strutture fossero composte da polvere allineata al campo magnetico della Via Lattea.
Ma poi nei primi anni 2000 sono state scattate immagini migliori e oggi sappiamo che non sono tutte allineate con il campo magnetico.
Sono invece allineate con regioni nebulari ad alta formazione stellare: globuli di bock, dove stanno nascendo centinaia di nuove stelle.
I globuli di bocksono oggetti molto interessanti e ne abbiamo parlato approfonditamente qua: Cosa sono i globuli di bock.
Questi veri e propri vivai stellari hanno campi magnetici molto forti, che nelle onde radio spiccano dando luogo a questi filamenti che sembrano quasi errori o "strisciate sulla pellicola" (anche se di pellicola non si tratta).
Questi filamenti sono enormi: sono lunghi fino a 100 anni luce, e larghi solo pochi anni luce.

Nonostante il centro galattico sia piuttosto caotico, disordinato e difficile da studiare a causa delle nebulose che ne bloccano la luce, questa immagine nelle onde radio ce ne ha dato una visione dettagliatissima e molto più chiara di quanto abbiamo avuto fino ad ora nell'infrarosso.
Nelle prossime notti estive in cui guarderete il cuore della Via Lattea in direzione del Sagittario, dalle spiagge italiane o da qualche isola spagnola o greca, ricordatevi di questa immagine e degli oggetti straordinari che ci sono in quel quadrante galattico, davanti ai vostri occhi, ma che i vostri occhi non riescono a scorgere.

E se non sapete dove guardare, seguite questo link: Cosa vediamo della Via Lattea?



martedì 2 luglio 2019

#SistemaSolare #Terra #ViaLattea

Quanto veloci siamo da fermi?


Anche quando pensiamo di essere fermi, in realtà nel vasto universo che ci circonda ci stiamo muovendo. A quale velocità?

Probabilmente in questo momento siete comodamente seduti su un divano con un cellulare in mano, oppure ad una scrivania davanti ad un computer, e siete fermi.
Oppure siete su pullman, e state andando o tornando dal lavoro, e il pullman potrebbe muoversi a.... diciamo 50 o 60 km/h.
O magari può essere che stiate leggendo magnitudine-assoluta su un treno, un treno che si muove a... 100 km/h ? 150?
Beh, in tutti questi casi sappiate che siete praticamente fermi, perché queste velocità non sono nulla rispetto a quelle che veramente sopportiamo in giro per l'Universo.

Iniziamo dai movimenti rispetto ai punti più prossimi a noi, ma tenete sempre presente che ogni movimento è tale soltanto se paragonato ad un punto di riferimento.
Per esempio possiamo chiederci a quanto viaggia un treno rispetto al nostro punto di osservazione, oppure a che velocità si muove la Terra rispetto al Sole, o rispetto ad un'altra stella.

Detto questo, la vostra poltrona, o il vostro treno, sono appoggiati ad un pianeta che ruota su se stesso ad una velocità lineare di 1600 km/h all'equatore.
A mano a mano che ci allontaniamo dall'equatore, questa velocità diminuisce, fino ad azzerarsi in prossimità dei poli geografici.
Quindi per noi in Italia possiamo dire che la velocità con qui ruotiamo intorno alla Terra è di circa 800km/h
A questa velocità il vostro treno andrebbe da Milano a Napoli in un ora invece che in 7! (senza fermate ovviamente)
Ma nonostante ciò, siamo ancora molto lenti.

Ed oltre a ruotare sul proprio asse, la Terra in un anno compie anche un'intera orbita attorno al Sole.
E noi ovviamente orbitiamo con lei. Questo giro attorno al sole ci fa percorrere ogni circa 970 milioni di km alla velocità di 107.000 km/h
In poche parole percorriamo una distanza pari a 76.000 volte il giro del mondo, ad una velocità che ci porterebbe da San Francisco a Washington in 3 minuti.
Il vostro treno a questa velocità andrebbe da Milano a Napoli in 27 secondi!!

Ma tenetevi forte, perché stiamo solo iniziando ad accelerare un po...

All'interno della Via Lattea le stelle si muovono compiendo un orbita attorno al centro galattica.
Ma non lo fanno in maniera ordinata, bensì in maniera caotica a quasi casuale.
Anche il Sole si muove attraverso un gruppo di stelle locali a cui appartengono ad esempio anche alfa centauri, Arturo e Vega.
E proprio Vega, nella costellazione della Lyra, sembra tracciare la direzione del Sole e del Sistema Solare, che si stanno spostando verso di lei trascinando la Terra ad una velocità di 70.000 km/h. Un po più lentamente di quanto giriamo attorno al Sole, ma se sommiamo le velocità iniziamo ad andare davvero veloci!

Ma il bello deve ancora venire. L'ebbrezza della velocità arriva adesso. Una velocità che fa sembrare fermo tutto quello di cui abbiamo parlato finora.

E' la velocità con la quale il Sole ci trascina sulla sua orbita attorno alla Via Lattea.
Questo viaggio dura 225 milioni di anni: è il così detto anno galattico.
Per compierlo il Sole e la Terra si muovono ad una velocità straordinaria di circa 800.000 km/h!
Già, è proprio così, il vostro treno farebbe Milano-Napoli in 3,6 secondi!

Da tutto questo emerge che ci muoviamo nell'universo a velocità incredibili, ma se facciamo due conti si capisce che da quando il Sole si è formato sono passati soltanto 20 anni galattici. Questo significa che il Sole ha orbitato soltanto 20 volte attorno alla Via Lattea. E da quando è comparso il primo ominide sulla Terra abbiamo percorso una frazione veramente piccola di questo viaggio.



martedì 18 giugno 2019

#Stelle #ViaLattea

Nuove osservazioni hanno ridisegnato i confini della Via Lattea nello spazio. Quanto è grande quindi la Via Lattea? e come facciamo a dirlo?

Fino a poco tempo fa la comunità scientifica concordava su una dimensione della Via Lattea per un diametro di circa 160.000 anni luce.

Oggi nuove osservazioni spingono ancora più in la questa stima.
Stiamo parlando nello specifico della zona con maggiore rapporto dimensione/densità di stelle, cioè del diametro del disco della Via Lattea.
Una galassia a spirare come la nostra è infatti composta da diverse regioni distinte, che ne determinano la morfologia e la forma caratteristica che siamo abituati a vedere nelle foto del telescopio spaziale Hubble.
Abbiamo parlato nel dettaglio di queste regioni al link: morfologia della Via Lattea

Il disco è quella parte della galassia composta dalle spirali, che si sviluppa dal nucleo e arriva fino alle punte più estreme delle spirali.
Più avanti in questo articolo vi faremo anche capire come trovare nel cielo questa zona della Via Lattea.

Ma tornando alle dimensioni, come misuriamo il diametro della Via Lattea dato che viviamo al suo interno?
Fino a poco tempo fa il metodo di misurazione usato era prevalentemente quello delle "candele cosmiche".
Questo metodo si basa sul principio che alcuni oggetti cosmici hanno una luminosità (Magnitudine assoluta) ben precisa. Un esempio sono le stelle Cefeidi.
Conoscere la luminosità assoluta di queste stelle ci consente di misurare la loro distanza.
Per fare un paragone, sapendo quanto è luminosa una torcia posta a 10 metri di distanza da noi, e in che modo la luminosità cambia sulle distanze, possiamo calcolare dove si trova determinando quanta luminosità perde la torcia quando la vediamo in un dato punto lontano da noi.

Quindi, una volta valutata la luminosità apparente di una stella Cefeide, è possibile calcolare la sua distanza, e se si trovano verso una spirale, possiamo calcolare quanto si allontana la spirale dal centro galattico.
Ma questo metodo presenta dei limiti, perché se non ci sono candele cosmiche sul margine estremo del disco, non abbiamo una misura precisa di quel punto.

Ecco perché questa volta gli astronomi hanno usato un metodo basato sulla composizione delle stelle.
Per stimare la dimensione del disco della Via Lattea sono state osservate centinaia di stelle sul piano galattico e sono stati studiati i loro spettri.
Lo spettro di una stella rappresenta la scomposizione della sua luce in diversi colori.
Analizzando questi colori si arriva a capire quali elementi sono presenti all'interno di una stella.

Ora, quando guardiamo una stella in direzione del disco della Via Lattea, facciamo molta fatica a capire se questa si trova nel disco oppure no, per ragioni prospettiche, nell'alone. (per sapere cos'è l'alone vedi link sopra)
Ma sappiamo però che tutte le stelle del disco hanno una metallicità molto simile, cioè i loro spettri mostrano una quantità di metalli molto simili tra loro.
Questo è dovuto principalmente alla loro età e alla loro generazione.

Ciò che ha ridefinito i confini della Via Latteo sono state le osservazioni spettrali di alcune centinaia di piccole stelle, molto lontane rispetto al vecchio limite del disco, che però hanno la stessa composizione delle stelle notoriamente presenti nel disco.
La conclusione è che quasi sicuramente queste stelle non si trovino spaiate nell'alone ma siano ancora all'interno del disco galattico, in una zona estremamente remota.
Queste nuove misurazioni portano le dimensioni del diametro del disco a 200.000 anni luce: 40.000 anni luce più grande di quanto si pensasse prima.
Per fare un paragone con la posizione del Sole, che come sappiamo è piuttosto periferico rispetto al centro della Via Lattea, le stelle del disco appena scoperte si trovano circa tre volte più lontane.

E non è tutto, è probabile che ci siano altre stelle del disco ancora più lontane, fino a quattro volte più in là rispetto al sole.
Le prossime volte che guarderete la Via Lattea in direzione dei bracci esterni che si vedono nelle costellazioni del Cefeo, di Cassiopea, o di Orione, sappiate che il vostro sguardo sta guardando vero i margini esterni della nostra galassia, e che ci sono stelle molto deboli, che sicuramente non vedrete ad occhio nudo, ma che sono proprio sui confini galattici!
Questo link ti può aiutare a capire cosa vediamo guardando la Via Lattea nel cielo: Cosa vediamo della Via Lattea?



lunedì 25 febbraio 2019

#Nebulose #Stelle #ViaLattea
Molte nebulose planetarie bipolari della Via Lattea sono orientate nella stessa direzione. Questa straordinaria assomiglianza sembra non essere una coincidenza e apre la strada a nuove scoperte sulla nostra Galassia.
Facciamo prima un passo indietro,
Su cosa siano le nebulose planetarie e come si siano formate, abbiamo già parlato approfonditamente qui:

Le nebulose planetarie bipolari. sono però delle nebulose planetarie molto particolari.
Si perché i membri di questa famiglia di nebulose planetarie appaioni ai telescopi come bellissime farfalle colorate, con due bolle che si allontanando dalla stella centrale come se fossero due ali aperte.
Le nebulose planetarie bipolari sono quasi sicuramente originate da sistemi binari, cioè da una stella che ha una o più stelle che le orbitano attorno.

In un ambiente stellare di questo tipo, il materiale espulso dalla stella madre viene dirottato e "appiattito" lungo il piano di rotazione del sistema binario. Sul piano cioè "sopra alla quale si muove" la stella compagna.
Questo avviene ovviamente grazie all'effetto gravitazionale che ha la compagna sul sistema.
A mano a mano che il materiale stellare si allontana, subisce quindi anche una torsione e si affievolisce sempre di più.
Di contro, il materiale che viene invece attratto dalla stella compagna, si incanala nel suo capo magnetico e viene espulso ad alta velocità lungo le linee dei poli magnetici, dando origine alle "ali della farfalla"
Sicuramente il video qui sotto spiega meglio di tante parole il fenomeno.
Siamo abbastanza certi del contributo fondamentale giocato dai sistemi stellari binari nella formazione delle nebulose planetarie bipolari perché in molte di queste sono state osservate stelle compagne molto vicine alla stella che ha dato origine alla nebulosa stessa.

Ora, la cosa davvero interessante e stravagante è che le nebulose planetarie bipolari nei pressi del bulbo della nostra Via Lattea, sono tutte allineate nella stessa direzione.
Proprio così, moltissime di queste farfalle sembrano avere le loro lunghe "ali" allineate lungo il piano della Via Lattea. Questo indicherebbe che i poli magnetici dei sistemi sarebbero allineati (o quasi) al piano galattico, e che il l'intero sistema ruota in maniera perpendicolare al piano stesso.
In poche parole questi sistemi stellari sembrano essere sdraiati sul piano galattico della Via Lattea!
Questo è un fatto sorprendente se pensiamo che ogni stella ha la sua storia, la sue variazioni di composizione, ed il suo vicinato.

Questo allineamento indica sicuramente qualcosa di bizzarro nei sistemi stellari all'interno del bulbo galattico.
Affinché si allineino nel modo in cui vediamo, i sistemi stellari che formano queste nebulose dovrebbero ruotare perpendicolarmente alle nubi interstellari da cui si sono formate.

Mentre sappiamo come le proprietà delle stelle madri siano fondamentali per i colori e le forme di queste nebulose, siamo ancora lontani dal dare una motivazione a questa nuova scoperta.
Oltre alle complesse caratteristiche stellari che portano alla formazione delle nebulose planetarie, ci sono probabilmente anche fattori collegabili alla Via Lattea nel suo complesso.
Per esempio l'intero bulbo, o rigonfiamento centrale, ruota intorno al centro galattico.
Questo rigonfiamento potrebbe avere un grande influenza sui campi magnetici della Via Lattea e di conseguenza su tutti i corpi che in essa dimorano.

Gli astronomi suggeriscono che il comportamento ordinato delle nebulose planetarie bipolari potrebbe essere stato causato dalla presenza di campi magnetici ancora più forti nell'epoca in cui il rigonfiamento si è formato.
In pratica il forte campo magnetico del bulbo potrebbe aver ruotato e "sdraiato" le stelle che si trovano in quella zona.
Si sa ancora molto poco sull'origine e le caratteristiche si campi magnetici galattici, quindi non è chiaro come si siano evoluti nel tempo. Ma lo studio delle nebulose bipolari potrebbe chiarirci molti aspetti sulla loro presenza.

Un altro fatto degno di nota è che solamente le nebulose bipolari nei pressi del bulbo hanno lo stesso orientamento.
Quelle invece più lontane, ad esempio nel nostro circondario galattico, non si allineano nello stesso modo ordinato.
Questo potrebbe indicare che i campi magnetici della Via Lattea primordiale siano stati molto più forti di quanto non lo siano stati nel nostro vicinato.

Gli astronomi avevano già un vago presentimento di questa differenza, non a caso ritengono che la nostra zona galattica sia la più adatta anche per lo sviluppo e il perdurare della vita.
Probabilmente, se la Terra avesse orbitato attorno ad una stella presente nel bulbo della Via Lattea, oggi la vita non ci sarebbe, o sarebbe molto diversa da come la vediamo.
E se invece il Sole fosse stato ai margini della Via Lattea? Potete scoprirlo qui: Come sarebbe il Sistema Solare se fosse più vicino ai margini della Via Lattea
Non ci resta che esser contenti del luogo in cui il Sole e la Terra si sono sviluppati, perché a quanto pare in altre zone della Via Lattea il "clima interstellare" sembra essere più ostico di quello nel nostro quartiere galattio.

Non ne siete ancora convinti? Provate a dare un occhiata a questo articolo: centinaia di buchi neri nel cuore della Via Lattea


domenica 18 novembre 2018

#bestOf2018 #Stelle #StelleDiNeutroni #Supernovae #ViaLattea
Stelle estremamente massicce, esplosioni visibili a milioni di anni luce, e poi? carcasse cosmiche che sfidano le leggi della materia. Ecco cosa sono le stelle di neutroni e come diventano pulsar.

Le stelle di neutroni sono in realtà stelle morte. Carcasse che sfidano le leggi della materia.
Si formano quando una stella massiccia collassa per poi esplodere in un supernova. Durante il collasso che avviene subito prima dell'esplosione, la pressione alla quale è sottoposta la materia è così immensa che i protoni e gli elettroni si schiacciano e si fondono, trasformandosi in neutroni.
Ovviamente l'energia rilasciata da questo fenomeno è altissima, ed è per questo che le supernove sono fenomeni potentissimi e luminosissimi.
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Per fare un passo in dietro e capire passo passo come esplode una supernova, vi invitiamo a leggere: Come nascono le supernove e perché sono così importanti per l'uomo
Le stelle di neutroni risultanti da questo collasso sono gli oggetti più densi conosciuti, dopo i buchi neri ovviamente.
Sono stelle con la massa di un Sole, ma compressa fino alle dimensioni di una città.
Qui iniziano le frasi fatte che sicuramente avrete già letto in giro su internet: hanno un diametro di circa 20 chilometri, un cucchiaio del loro materiale peserebbe tanto quanto una montagna e la gravità sulla superficie è circa 2 miliardi di volte più forte della gravità sulla Terra. E anche il campo magnetico non scherza, è milioni di volte più forte di quello del Sole.

Detto questo, come è fatta veramente una stella di neutroni?
Se potessimo affettare una stella di neutroni ci accorgeremmo che non é per niente omogenea, o per lo meno questa è la teoria.
Le stelle di neutroni sono fatte da una crosta e da un nucleo.
La crosta è composta da da uno strato esterno di poche centinaia di metri, composta da un miscuglio molto compatto di nuclei atomici (protoni e neutroni) ed elettroni liberi, cioè elettroni che si muovono indipendentemente e non sono legati al nucleo di un atomo.
La densità qui è talmente alta che non si può più parlare di atomi. In un centimetro cubo di questo strato di crosta si trova una tonnellata di materia.

Sotto a questo strato troviamo la crosta interna, spessa circa un paio di chilometri e più densa dello strato sopra.
Nella crosta interna oltre agli elettroni liberi iniziamo a trovare anche neutroni liberi.

Scendendo ancora più verso l'interno troviamo il nucleo.
Questa zona è il cuore della stella di neutroni ed ha un diametro di circa 10 / 13 km.
La parte esterna del nucleo di una stella di neutroni è molto probabilmente liquido. Qui la pressione alla quale è sottoposta la materia è davvero altissima ed è proprio qua che i neutroni prendono la scena: più del 90% del nucleo esterno è composto da neutroni.
Gli atomi come li conosciamo non riescono più a resistere. Nemmeno i loro nuclei mantengono più le caratteristiche atomiche alla quale siamo abituati.
In questa sfera liquida di circa 10 km di diametro esistono quasi solamente neutroni!

Ma non è finita qua.
Superati i primi 10 km di profondità all'interno del nucleo, e cioè negli ultimi 2 / 3 km, la pressione e la forza di gravità sono talmente alte che gli astrofisici fanno davvero fatica a capire in che stato possa essere la materia.
Questo punto delimita l'inizio del nucleo interno della stella di neutroni.
Qui le particelle elementari si comportano in modo imprevedibile. Il nucleo interno delle stelle di neutroni è il punto più denso dell'universo osservabile. La densità raggiunge probabilmente valori di circa un miliardo di tonnellate per centimetro cubo!
La maggior parte dei fisici concorda sul fatto che nel cuore delle stelle di neutroni ci sia il plasma di quark e gluoni.
Questo brodo di particelle subatomiche può esistere solo a temperature o densità altissime.
Nei primi millisecondi dopo il Big Bang l'universo era talmente caldo da essere permeato di questo plasma. Situazione che è andata via via raffreddandosi creando i primi atomi.
Nel nucleo più interno delle stelle di neutroni potrebbe esserci abbastanza pressione da creare lo stesso plasma!

Cosa centra tutto ciò con le pulsar?
Le pulsar altro non sono che stelle di neutroni con un piano rotatorio molto particolare.
Tutte le stelle di neutroni sono in realtà anche delle pulsar. Ma ciò che le fa diventare pulsar ai nostri occhi è l'inclinazione del loro asse rispetto al nostro punto di osservazione.

Ma ci manca un aspetto essenziale.
Abbiamo detto prima che una stella di neutroni deriva da una stella molto grande, il cui diametro è di qualche milione di chilometri.
Dopo l'esplosione ed il collasso, la stella di neutroni risultante mantiene il momento angolare della sua progenitrice. Peccato però che il suo diametro sia passato da qualche milione di chilometri a poco più di 10.
Questo ha un'effetto potentissimo sulla sua velocità di rotazione che può raggiungere i 700 giri al secondo o più.

Per comprendere meglio questo fenomeno vi invitiamo a guardare questo simpatico video su youtube: il momento angolare

E' semplice intuire quanta energia possa avere un oggetto che ruota così velocemente.
Una parte di questa enorme energia viene rilascia attraverso il forte campo magnetico che avvolge la stella. E il risultato è un fascio costante e potente di energia che viene espulso dai poli del campo magnetico della stella di neutroni.
Benissimo, proprio questo fascio rende le stelle di neutroni anche delle pulsar.
In base all'inclinazione che ha l'asse di rotazione della stella di neutroni ed alla sua velocità, il fascio avrà per noi sulla Terra una intermittenza diversa.
Il video sotto aiuta a comprendere il fenomeno.



Considerata la velocità con la quale ruotano le stelle di neutroni, potete farvi un'idea di quanto velocemente possa "lampeggiare" una pulsar.
Ci sono pulsar che emettono impulsi 1 volta al secondo. Altre, 30 volte al secondo e così via fino ad arrivare a pulsar che emettono impulsi a centinaia di volte al secondo.

Qui sotto vi facciamo ascoltare alcune straordinarie registrazioni fatte dai radiotelescopi.

Ma questa rotazione è destinata piano piano a rallentare. E' un serpente che si morde la coda, più la stella ruota velocemente e più energia disperde. Più energia disperde e prima terminerà la sua rotazione. Si parla comunque di decine milioni di anni.
Un'altra causa che determina il rallentamento di una pulsar è legata al suo raffreddamento.
Mentre una stella di neutroni si raffredda, il suo interno inizia a diventare sempre più "superfluido".
Il superfluido è uno stato della materia che si comporta come un fluido, ma senza l'attrito o la "viscosità" del fluido.
Anche questo cambiamento di stato influenza gradualmente il modo in cui la rotazione della stella rallenta.

Le pulsar sono oggetti straordinari, fari cosmici con ritmi secolari. Oggi ne conosciamo più di 2.000 ed il numero cresce sempre di più. Sono un esempio di quanto l'universo possa stupirci con le sue straordinarie stranezze.
Pulsar PSR B0329+54. Questa è una pulsar classica che pulsa con un periodo di 0,7 secondi ascolta
Pulsar PSR B0833-45. Questa pulsar si trova al centro della nebuloso Vela. Costituita dai detriti dell'esplosione di circa 10.000 anni fa. Questa pulsar ha un periodo di 89 millisecondi e ruota 11 volte al secondo.ascolta
Pulsar PSR B0531 + 21. E' sicuramente la pulsar più famosa perché si trova al centro della nebulosa del granchio: M1. Ruota circa 30 volte al secondo.ascolta
Pulsar PSR J0437-4715. Questa è una pulsar millisecondo che ruota circa 174 volte al secondo.ascolta
Pulsar PSR B1937 + 21. E' la pulsar più veloce conosciuta. Ruota con un periodo di 0,00155780644887275 secondi, cioè o circa 642 volte al secondo. La superficie di questa stella si muove a circa 1/7 della velocità della luce e illustra le enormi forze gravitazionali che impediscono il suo allontanarsi a causa delle immense forze centrifughe.ascolta

domenica 4 novembre 2018

#bestOf2018 #Galassie #Stelle #ViaLattea

La seconda vita della Via Lattea


Oggi, dopo 13,5 miliardi di anni dalla sua nascita, la Via Lattea sta vivendo la sua seconda giovinezza. Dopo un periodo in cui il tasso di formazione stellare è stata molto limitato, la Via Lattea ha iniziato una seconda vita, riprendendo la formare di stelle.

La Via Lattea è la nostra galassia. In questo sito abbiamo parlati di come la vediamo, di come è fatta, di quanto "pesa" e di molti altri suoi aspetti.
Scopri qui tutti questi approfondimenti: La Via Lattea
Oggi aggiungiamo un altro tassello a questo disegno che riprende la nostra galassia in tutto il suo splendore: la sua seconda vita.
Secondo le ultime ricerche infatti, oggi stiamo vivendo in una seconda vita per la Via Lattea.

Ma iniziamo dall'inizio.
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La Via Lattea è una galassia molto vecchia: con i suoi 13,51 miliardi di anni si è formata assieme alle prime galassie dell'universo.
Ha quindi avuto tutto il tempo per evolversi e diventare come gli astrofisici ce la descrivono oggi: una galassia a spirale barrata.
Quello che vediamo oggi, e che vediamo in moltissime altre galassie simili, è il risultato della formazione di miliardi di stelle, nate dall'enorme bolla di gas che costituiva l'embrione primordiale della Via Lattea.
Le innumerevoli stelle che vediamo nel cielo, la striscia bianca che solca i cieli estivi, le splendide nebulose che vediamo nelle foto di Hubble, gli ammassi globulari e quelli aperti: proviene tutto da una delle tante sacche di gas nate dal Big Bang e dell'inflazione.

Le onde d'urto generate dalle prime esplosioni di supernove, che all'inizio della vita della Via Lattea erano numerose, hanno sicuramente aiutato l'intensa formazione stellare dei primi anni (miliardi) della nostra galassia.
Un altro fattore che ha aiutato la formazione delle stelle che vediamo oggi è sicuramente stato lo scontro con piccole galassie satelliti primordiali. Queste piccole galassie hanno creato delle "maree" nei gas della Via Lattea, comprimendoli e innescando le scintille per la formazione di altre stelle.
Tutto questo ha costituito un'era molto frizzante per la nostra galassia.

Oggi gli astrofisici sono abbastanza sicuri che dopo questa era di estrema attività, ci sia stato un periodo dormiente durato due miliardi di anni in cui il tasso di formazione stellare è diminuito notevolmente.

Ora però la tendenza sembra essersi di nuovo invertita e il tasso di formazione stellare è di nuovo in aumento. Praticamente nella Via Lattea stanno ancora nascendo centinaia di milioni di stelle, impedendo alla nostra galassia di diventare sempre più buia e di trasformarsi in un bacino di stelle vecchie e morenti.

Ma cosa si nasconde dietro a questa variazione del tasso di formazione stellare?
La risposta si annida in un fenomeno galattico chiamato "accrescimento da flusso freddo" e nel concetto si "sviluppo galattico a due stadi".

In breve lo scenario è questo.
Tra le galassie troviamo i così detti filamenti galattici: enormi nubi di gas ad alta temperatura, residui ancora immacolati della materia formatasi dopo il big bang e l'inflazione. I margini di questi enormi filamenti sono più freddi rispetto alle altre zone e riescono a penetrare nelle galassie.
Trovi un approfondimento molto interessante sui filamenti galattici a questo link.
Questo flusso freddo non costituisce solo carburante per nuove stelle, ma con l'attrito e la pressione che genera sui gas che già si trovano nella galassia, danno il via all'addensamento necessario ad accendere la formazione stellare.

A questo punto entra in gioco lo sviluppo a due stadi.
Le stelle che popolano le galassie molto giovani sono stelle molto grosse, molto luminose e molto energetiche.
Queste tipo di stelle purtroppo hanno una vita molto breve ed una more violenta: diventano supernovae.
Quando all'interno di una galassia molto giovane le stelle iniziano ad esplodere in supernove, lo shock e le onde d'urto scaldano i gas galattici circostanti bloccando il flusso freddo in entrata.

Ecco che a questo punto la formazione stellare diminuisce drasticamente e la galassia entra in uno stato "dormiente".
In alcuni casi questo periodo segna l'inizio della morte della galassia, i cui gas non riescono più ad accendere stelle e quindi si spengono pian piano diventando galassie oscure.
Ma nella maggior parte dei casi, come è successo alla Via Lattea, questa fase termina quando diminuiscono le esplosioni di supernovae.
A questo punto il gas freddo presente nei bordi dei filamenti ricomincia a fluire dentro la galassia dando il via a nuove formazioni stellari dalle ceneri delle supernovae esplose. Ecco che ha inizio un secondo stadio evolutivo.

E, come diciamo dall'inizio di questo articolo, anche la Via Lattea sta vivendo questa seconda vita.
La storia della Via Lattea può essere analizzata osservando le composizioni elementali delle sue stelle, che sono il risultato della composizione del gas da cui sono formate.
Osservando le stelle della Via Lattea, ci si accorge che possono essere divise in due gruppi con composizioni chimiche diverse.
Un gruppo è costituito da stelle ricche di elementi come ossigeno, magnesio e silicio, detti anche elementi alfa.
Mentre nell'altro gruppo c'è una grande abbondanza di ferro.

Ecco quindi dimostrato che la Via Lattea è nata quando i flussi di gas freddo si sono intensificati verso quello che era la nostra proto galassia, portando alla formazione della prima generazione di stelle.
Questo gas conteneva elementi alfa, prodotti anche da supernova di tipo II: Stelle molto massicce, nate ai primordi dell'universo, che al termine della loro breve ma intensa vita subiscono un collasso del nucleo per poi esplodere rilasciando questi elementi nel mezzo intergalattico.
Questo ha portato alla prima generazione di stelle ricche di elementi alfa.

Poi, circa 7 miliardi di anni fa, la formazione stellare ha subito uno stop, fino a circa 5 miliardi di anni fa, quando hanno iniziato ad apparire un alto numero di supernove di tipo 1A, causate da sistemi binari in cui una nana bianca attira a se il materiale dal suo compagno.
Queste esplosioni hanno iniettato il ferro nel gas intergalattico e ne hanno modificato la composizione elementare.
Nel corso del tempo, questo gas intergalattico ha iniziato a raffreddarsi e ha iniziato a rifluire all'interno della galassia portando alla formazione di una seconda generazione di stelle.
Il Sole stesso, è ricco di ferro ed appartiene a questa generazione di stelle.
Puoi approfondire in dettaglio cosa porta all'esplosione di supernove in questo nostro approfondimento: Cosa sono le supernove e perché sono così importanti per l'uomo



venerdì 14 settembre 2018

#bestOf2018 #BuchiNeri #ViaLattea

Nel centro della nostra galassia ci sono probabilmente centinaia di piccoli buchi neri. E' la prima volta che, anche se in maniera indiretta, vediamo nell'universo una "bolla" di buchi neri così relativamente vicini. La foto qui sopra è il risultato di una selezione fatta usando il telescopio spaziale della NASA Chandra che sta osservando, tra le altre cose, il cuore della Via Lattea.

Sono buchi neri dal raggio molto piccolo, ma che hanno una massa che va dalle 5 alle 30 volte quella del Sole. Ed proprio questo rapporto tra massa e dimensione a renderli così potenti.

Non si parla quindi di buchi neri super massicci come quello al centro della galassia, ma di piccolissimi buchi neri di massa stellare.

Il gruppo di buchi neri che si troverebbe nei pressi del centro della Via Lattea conterebbe decine di esemplari sparsi in una bolla dal diametro di circa tre anni luce attorno al famoso buco nero supermassiccio che si trova nel cuore: Sagittario A* (Sgr A*).
La presenza di questa popolazione di buchi neri è anche confermata dai sistemi di simulazione sui movimenti delle stelle all'interno delle galassie a spirale, eseguita sui dati raccolti dal telescopio Chandra.
Queste simulazioni mettono in evidenza che durante la vita della galassia, un numero che potrebbe arrivare fino 20.000 unità di buchi neri di massa stellare, si raccoglierebbe vicino al nucleo della galassia stessa.
Potete scoprire come è fatto realmente un buco nero in questo approfondimento: Come sono fatti i buchi neri?

Ma come facciamo ad essere così sicuri che ci siano tutti questi buchi neri vicino al nucleo della Via Lattea?

Un buco nero, da solo, è invisibile.
Tuttavia, i buchi neri di piccole dimensioni come quelli in questione, spesso sono nati da processi simili alle supernove 1a, e quindi hanno un così detto "compagno orbitale".
per capire meglio le supernovae 1A e questo tipo di buchi neri potete leggere questo approfondimento: Cosa sono le supernovae?

Quindi, un buco in coppia binaria con un'altra stella, attira a sè il gas dalla sua compagna, e lo fa ad una velocità straordinaria!
Questo materiale, mentre cade ad altissima velocità nelle fauci del buco nero, acquisisce una temperatura che arriva a milioni di gradi e il suo percorso attorno al buco nero assume una forma a disco.
Tutto ciò produce una forte emissione di raggi X. Da qui anche il nome di "binari a raggi X".

Nell'immagine del centro della Via Lattea che vedete qui sopra, i pallini rossi localizzano questo tipo di buchi neri.
Sono tutti localizzati in un'area di circa 12 anni luce attorno a Sgr A*
I pallini gialli invece rappresentano sorgenti a raggi X simili ai buchi neri binari, ma che però hanno origine da sistemi che ospitano al centro stelle nane bianche. Queste stelle potrebbero presto dare luce a delle supernovae di tipo 1A.

Dopo le osservazioni sulla variabilità delle emissioni di raggi X gli astronomi sono abbastanza sicuri che gli oggetti identificati dai puntini rossi siano dei buchi neri binari ed escludono che siano sistemi binari costituite da stelle di neutroni. Anche se esistono probabilità che questi oggetti siano in realtà "Pulsar millisecondi" e che il loro tempo di rotazione sia talmente veloce da non riuscire ad essere percepito dai nostri radiotelescopi odierni.

Poiché alle distanze di cui stiamo parlando possono essere osservate soltanto le sorgenti a raggi X più brillanti, le ipotesi degli astrofisici si spingono a stimare che in realtà la popolazione di buchi neri della zona non rilevato sia molto più alta. Inizialmente gli astrofisici pensavano che intorno a Sgr A* potesse esserci una popolazione da 300 ao 900 esemplari. Oggi si stima che in realtà ci siano qualcosa come 10-40 mila buchi neri di massa stellare!

Questa enorme popolazione di buchi neri accompagnati da stelle potrebbe fornire informazioni importanti sulla formazione dei sistemi binari di questo tipo che, a quanto pare, non sono poi così rari.
Costellazione:Perseo
Ascensione retta:03h 19m 48,2s
Declinazione:+41° 30′ 42″
Magnitudine:11,9
Dimensione apparente:2,2' x 1,7'
Distanza:235 milioni a.l.

lunedì 27 agosto 2018

#Esplorazione #PianetiExtraSolari #ViaLattea
L'acqua non è così rara nell'universo. La nostra galassia, la Via Lattea, è straordinariamente piena di pianeti extra-solari ricchissimi di acqua.

I pianeti alieni di medie dimensioni, diciamo da due a quattro volte più grandi della Terra, tendono a ospitare enormi quantità di acqua.
Alcuni di questi mondi extra-solari hanno talmente tanta acqua che la loro massa è composta fino al 50% di acqua.
Per fare un esempio, la maggior parte della superficie del nostro pianeta è ricoperta di acqua, ciò nonostante la massa dell'acqua è solo dello 0,02% dell'intero pianeta.
Ora possiamo renderci conto di quanta acqua ci sia su alcuni pianeti extra-solari.

I dati raccolti dai programmi osservativi indicano che circa il 35% degli esopianeti conosciuti più grandi della Terra sono ricchi di acqua.
Questa affermazione si bassa su un modello che mette in relazione la massa dei pianeti e il loro raggio.
Questo modello mette in evidenza che i pianeti extra-solari con una dimensione di circa 1,5 volte la dimensione della Terra, o più piccoli, tendono ad essere rocciosi. Pianeti più grandi invece tendono ad essere più acquatici.
Anche nel sistema solare i pianeti più grossi della Terra sono principalmente gassosi.

I pianeti di questo tipo osservati fino ad ora, sono più vicini alla loro stella di quanto non lo sia la terra al Sole. Questo fa in modo che la loro temperatura superficiale si aggiri nell'intervallo da 200°C a 500°C.
La loro superficie liquida quindi potrebbe essere avvolta da un'atmosfera costituita principalmente da vapore acqueo, con uno strato di acqua liquida al di sotto.
Sotto alla superficie liquida invece l'acqua si troverebbe compressa da una pressione e da una gravità molto più alta di quella sul nostro pianeta, dovuta alle dimensioni più ampie del pianeta rispetto alla Terra.
Questa enorme compressione genera un particolare tipo di ghiaccio, sotto alla quale ci sarebbe il vero e proprio nucleo solido.
Il pianeta extra-solare Glise 436b è un esempio molto chiaro di quanto illustrato da questo modello.
Abbiamo parlato di questo fenomeno in modo dettagliato qui: Glise 436b: un pianeta che brucia il ghiaccio

La conferma di quanto questo modello sia valido la avremo con le osservazioni che farà il Il Transite Exoplanet Survey Satellite (TESS) della NASA, lanciato pochi mesi fa, che probabilmente troverà molti di questi mondi acquatici.

martedì 31 luglio 2018

#Nebulose #Stelle #Supernovae #ViaLattea

Distante 24.000 anni luce dalla terra, Cygnus X-3 è una delle più potenti sorgenti binarie di raggi-x del cielo.

Inizialmente gli astrofisici classificarono questo oggetto etichettandolo come micro-quasar.
Oggi invece sappiamo che si tratta di un sistema binario molto strano, ma non altrettanto raro.
Stiamo parlando di una stella molto grande, probabilmente una stella di Wolf-Rayet intorno alla quale ne sta orbitando una molto piccola ma estremamente massiccia: quasi sicuramente una stella di neutroni o, forse, un buco nero.
Pensate, questa stella di neutroni orbita attorno alla stella gigante in un periodo di appena 5 ore, detenendo così il primato di coppia binaria più veloce!
La potenza di questa coppia risiede come sappiamo nel fatto che la stella di neutroni, con la sua massa estrema sta pian piano divorando la superficie della compagna gigante.

Questo fenomeno genera una fortissima emissione di raggi-x e, nel lungo periodo, darà sicuramente luogo ad una fortissima esplosione di supernova: una supernova di tipo 1A.
Se pensiamo che anche la stella di neutroni della coppia si è formata molto probabilmente da una esplosione di supernova, ci accorgiamo che ci troveremo davanti ad un doppio evento di supernova.
Potete approfondire qui come si formano le supernovae: Come nascono le supernovae

Ma non è tutto, Cygnus X-3 è molto interessante anche come sorgente di raggi gamma, infrarossi e di onde radio.
E' una delle poche fonti di raggi cosmici ad altissima energia della nostra galassia. Più di una volta ha dato vita ad anomale ed insolite emissioni di raggi gamma che anno messo in discussione la sua origine, accendendo teorie secondo la quale la stella orbitante potrebbe non essere una stella di neutroni ma addirittura una esotica stella di quark!

Ma questo Mostro stellare non si è distinto solamente per le sue intense emissioni di raggi cosmici e raggi-x. Nel 1972 ad esempio, Cygnus X-3 ha dato spettacolo anche come emittente radio con una esplosione che ha aumentato l'emissione radioelettrica di mille volte rispetto alla sua media.
Ancora oggi non sappiamo dare una risposta a questa violentissima raffica di emissioni radio, ma da quella prima volta Cygnus X-3 ha iniziato ad avere esplosioni radio minori con una cadenza precisa di 367 giorni! Sappiamo che la velocità dell'onda d'urto di queste esplosioni è pari ad un terzo della velocità della luce!

Come avrete capito, stiamo parlando di un vero e proprio mostro celeste, un oggetto che emette radiazioni fortissime e con elevata velocità. E nei cui pressi la distorsione spazio-temporale è davvero forte.

Eppure, nei dintorni di questo oggetto a poche migliai di anni luce di distanza, sta nascendo un nuovo sistema Stellare.
E' stata infatti osservata una emissioni di raggi-x aggiuntiva, molto vicina a Cygnus X-3. Talmente vicina da essere stata confusa con una emissioni minore proveniente da Cygnus X-3.

Si tratta di una piccola nube oscura dal diametro di poco inferiore ad un anno lune. Questa nube si comporta come un piccolo specchio che riflette verso la terra alcuni raggi-x provenienti dalla vicina Cygnus X-3. Da qui il simpatico nome: "Il piccolo amico di Cygnus X-3"

Le osservazioni indicano che la massa di questa nube varia, in maniera molto imprecisa, tra 2 e 24 volte quella del Sole. All'interno, le osservazioni spettroscopiche hanno rilevato la presenza di monossido di carbonio.
Tutti questi indizi fanno pensare che si tratti di un globulo di bok. Questo significa che stiamo assistendo alla nascita di una stella e un conseguente sistema planetario a pochi anni luce da un mortale generatore di radiazioni cosmiche quale è Cygnus X-3!
A confermare la genesi di un sistema proto-planetario c'è anche la presenza di un getto energetico dall'interno del Piccolo Amico, una chiara indicazione che nei meandri del globulo di bok, una stella abbia già iniziato a formarsi.
Potete scoprire tutto quello che c'è da sapere sui globulo di bock qui: Cosa sono i globuli di bok?

Il piccolo amico di Cygnus X-3 offre un punto di vista completamente nuovo per lo studio di questi embrioni proto-planetari.
Solitamente studiamo i globuli di bok analizzando la luce che assorbono, oppure le deboli emissioni radio che producono. In questo caso invece possiamo studiare il bozzolo planetario sfruttando la riflessione dei raggi-x. Se ci aggiungiamo il fatto che con i suoi 20.000 anni luce di distanza è il globulo di bok più lontano osservato, be la cosa diventa davvero interessante!

Ma come facciamo a sapere la distanza di questo globulo di bok?
E' molto semplice, come abbiamo detto all'inizio, Cygnus X-3 dista dalla terra 24.000 anni luce, ed emette un fascio di raggi-x con una periodicità regolare di 5 ore. Quindi anche i raggi-x riflessi dal piccolo amico verso di noi hanno una regolarità di 5 ore, ma sono leggermente ritardati a causa della sua differente posizione.
E' proprio questo ritardo ad averci aiutato a calcolare con precisione la sua distanza.

La scoperta e la posizione del piccolo amico da delle conferme ad una teoria secondo la quale il sistema binario Cygnus X-3 non sia nato li dove lo vediamo adesso.
La teoria pone le sue radici nel fatto che una delle due componenti del sistema binario è una stella di Wolf-Rayet: una stella molto massiccia la cui vita è molto breve. Quindi essendo ancora nel pieno della sua esistenza la sua nascita non è molto lontana nel passato.
Ma questo tipo di stelle, di fatto molto giovani, si trovano nelle braccia a spirare delle galassie e della Via Lattea. Dove è presente ancora molto gas primordiale, in attesa della scintilla che dia origine alla nascita di stelle. Ma Cygnus X-3 si trova fuori dai bracci.

La spiegazione teorica che giustificherebbe questa presenza fuori luogo è che l'esplosione di supernova che ha dato origine alla stella di neutroni (o al buco nero) che ruota attorno alla stella di Wolf-Rayet sia avvenuta in realtà nel braccio vicino della Via Lattea, dove ad una distanza di 4.000 anni luce si trova anche "il piccolo amico", e sia stata talmente violenta da allontanare il sistema binario dal luogo iniziale, quella in cui si trova ancora oggi il globulo di bok. Ciò non significa che la stella di Wokf-Rayet sia nata dal "piccolo amico", ma che entrambe potrebbero essere nati da una stessa antica nube molecolare gigante di cui il globulo di bok ne è un rimasuglio.

Supponendo che Cygnus X-3 e il Piccolo Amico si siano formati, seppure indipendentemente, uno vicino all'altro, Cygnus X-3 dovrebbe essere stato gettato via ad una velocità comprese tra i 180 e 900 chilometri al secondo!

La prossima volta che guarderete la costellazione estiva del Cigno, pensate che vicino alla stella che unisce le ali al corpo, quella sotto Deneb, la stella che rappresenta la coda del Cigno, li vicino si trova questa stella di Wolf-Rayet intorno alla quale ruota o una stella di neutrini (o un buco nero) emettendo una altissima quantità di raggi-x, e il piccolo amico.
Costellazione:Cigno
Ascensione retta:20h 32m
Declinazione:+40° 57′
Distanza di Cygnus X-324.000 anni luce
Distanza del piccolo amico:20.000 anni luce

mercoledì 9 maggio 2018

#AmmassiStellari #bestOf2018 #Stelle #ViaLattea

L'ammasso aperto Westerlund 1 ospita molte delle stelle più grandi e massicce conosciute! E' l'ammasso aperto più massiccio della Via Lattea. La stella più grande, Westerlund 1-26, è una supergigante rossa con un diametro 1.500 volte più ampio del Sole. Questa stella è talmente grande che se fosse al centro del Sistema Solare, arriverebbe quasi a lambire Saturno. E non è tutto, ci sono anche supergiganti rosse, ipergiganti gialle. Stelle enormi, più grandi si Aldebaran e di Betelgeuse. E assieme a questi giganti è stata trovata una Magnetar!

Questo splendido ammasso aperto si trova a circa 15.000 anni luce dal Sistema Solare, nella costellazione dell'Altare.
Le stelle super giganti che popolano questo angolo di Via Lattea hanno un'età di circa 3 milioni di anni: sono quindi tutte molto giovani rispetto al Sole che di anni ne ha 4,6 miliardi. E anche se è così giovane, i cosmologi prevedono che potrebbe presto diventare un cimitero di stelle morenti: un ammasso globulare.
Ma andiamo con ordine, perché le stranezze di questo ammasso sono davvero tante!

Grazie alla straordinaria popolazione di stelle supermassicce che ospita, Westerlund 1 offre un'opportunità unica per esplorare l'evoluzione di questi rari esemplari stellari:dalla nascita alla morte e oltre.
E rappresenta anche un caso unico di studio sulla formazione e l'evoluzione di un ammasso aperto che sembra destinato a evolversi velocemente in un ammasso globulare.
E questo è un fenomeno molto atipico se pensiamo all'evoluzione degli ammassi aperti e alle origini degli ammassi globulari.
Per capire meglio le stranezze di Westerlund 1, scopri qui le caratteristiche e le differenze degli ammassi aperti e degli ammassi globulari
All'interno di Wd1, ormai lo avete capito, troviamo un alto numero di stelle ipergiganti gialle. Queste stelle sono poco calde, ma molto massicce, con una massa che va dalle 20 alle 50 masse solari. Sono rarissime nella Via Lattea, perché a causa della loro massa elevata bruciano molto in fretta e hanno una vita estremamente breve.

Ma all'interno di Westerlund 1 sono state scoperte anche un alto numero di stelle supergiganti e ipergiganti blu.

Queste stelle, al contrario delle supergiganti gialle, sono stelle caldissime, la loro temperatura va dai 20.000 gradi centigradi ai 50.000 gradi centigradi. Per fare un paragone, il sole arriva a 6.000 gradi centigradi.
In generale, Il diametro di tutte queste stelle supergiganti e ipergiganti può raggiungere le centinaia di volte quelle del Sole. Alcune di esse superano il migliaio di diametri solari! Riuscite ad immaginarvi la differenza tra queste stelle e la nostra?
E sono tutte all'interno dello stesso ammasso aperto!

E non è tutto, all'interno di Westerlund 1 sono state anche identificate diverse stelle di Wolf-Rayet, particolari stelle supergiganti giunte ormai al termine della propria vita e che si stanno letteralmente dissolvendo proiettando nello spazio interstellare la propria massa ad una velocità che arriva fino ai 2.000 km/sec. La loro temperatura è inimmaginabile: arriva fino a 150/200 mila gradi centigradi!

Tutto questo fa di Wd1 un ammasso veramente mostruoso. Ma la ciliegina sulla torta la fa una Magnetar che si trova nelle periferia dell'ammasso.
Le Magnetar sono stelle ancora più massicce delle super e iper giganti. Esse sono allo stadio finale della propria esistenza e sono ancora più compresse e pesanti delle stelle di neutroni (pulsar). Sono dei veri e propri buchi neri mancati.

E qui nasce il primo mistero di Westerlund 1.
La presenza simultanea sia di stelle di Wolf-Rayet che di supergiganti rosse e azzurre è stata molto inaspettata per i cosmologi, e la Magnetar proprio non ha spiegazione di esistere.
La cosa che lascia veramente senza parole i cosmologi è che gli ammassi aperti, per definizione sono agglomerati di stelle molto giovani, appena formate dalla stessa nebulosa molecolare. Come è possibile quindi che all'interno di Wd1 stelle molto vecchie come le Wolf-Rayet e addirittura una Magnetar, si trovino a braccetto con stelle giovanissime come le compagne supergiganti azzurre?

L'unica spiegazione che i cosmologi riescono a darsi è che all'interno di Wd1 stiamo assistendo alla presenza di generazioni stellari differenti.
E questo rappresenta un secondo rompicapo. Infatti stelle di seconda o terza generazione sono stelle molto massicce generate dai resti di morti stellari precedenti, cioè gas espulsi da vecchie stelle morenti che si sono ricombinati a formare nuove stelle più pesanti.

Ma noi stiamo osservano un ammasso aperto, e in un ammasso aperto le stelle dovrebbero essere tutte di prima generazione. Infatti, il tempo necessario ad una stella per estinguersi, rilasciare il proprio materiale in maniera più o meno violenta, e dare luce a nuove stelle, sarebbe troppo lungo affinché l'ammasso aperto non si sia nel frattempo disperso.

Quindi, come far fronte a questi due misteri?
Forse, Wd1 potrebbe essere una rara regione di "starburst" intra-galattica. Cioè una zona all'interno della quale sta avendo luogo una formazione stellare a ritmi molto più intensi della norma.
Ma anche questa ipotesi perde acqua. Le osservazioni infatti sia nel visibile che ad altre lunghezze d'onda non rivelano né rimasugli nebulari e né fenomeni di formazione stellare, sia all'interno dell'ammasso che nei dintorni. Lo "starburst" è stato forse così rapido da essere già terminato?

Ma allora come si è formato Westerlund 1?

Le osservazioni di altre grandi regioni di formazione stellare sia all'interno della via lattea che in altre galassie, mostrano che gli ammassi stellari si formano in complessi più grandi, con chiare evidenze di rimasugli delle giganti nubi molecolari da cui hanno origine.
Un esempio chiaro di questo fenomeno lo troviamo nella nebulosa Tarantola, la più grande zona di formazione stellare conosciuta nel nostro gruppo locale di galassie, che con i suoi 500 anni luce di estensione ospita un numero elevato di ammassi aperti.

Partendo da questi presupposti sono state fatte osservazioni per cercare stelle o piccoli aggregati nei dintorni di Wd1. Il risultato? Nessuna stella, nessun rimasuglio nebulare: Inaspettatamente, Wd1 sembra essersi formato in uno isolamento totale, dal nulla!
Ma questa, tuttavia, non è stata l'unica sorpresa.
I cosmologi hanno anche analizzato le velocità radiali con la quale le stelle dei Westerlund 1 si muovo le une rispetto alle altre, ovvero la velocità di radiale nell'ammasso. E hanno scoperto che questa velocità è molto più alta di quanto ci si aspetterebbe in base alla sua dimensione!

Insomma, le osservazioni sembrano sollevare più domande che risposte attorno a questo angolo di Via Lattea che mette in imbarazzo i cosmologi.
Perché la velocità radiale di Wd1 attualmente è ancora così elevata? Forse Wd1 si è formato, o si sta ancora formando, attraverso la fusione di un certo numero di sotto-gruppi di stelle? Nonostante le sue stelle siano così giovani, Westerlund 1 sta già diventando rapidamente un ammasso globulare?
Come è stata accumulata così tanta massa in un così piccolo volume di spazio? Qual era la natura dell'agente fisico che ha portato alla sua apparentemente istantanea formazione, in una regione altrimenti spoglia della Galassia? Come mai al suo interno ci sono stelle giovanissime assieme a stelle molto più vecchie o addirittura di seconda e terza generazione?

Cosa ne sarà di Westerlund 1?
I cosmologi pensano che probabilmente, come accennato sopra, questo ammasso rimarrà sempre molto compatto e che potrebbe diventare un atipico ammasso globulare, formato dalle stesse stelle molto giovani e massicce a cui ha dato la luce.
Tuttavia il futuro di Westerlund 1 sarà sicuramente molto movimentato e "scoppiettante" grazie all'alto numero di Stelle doppie che sono state osservate al suo interno. Oggi abbiamo la certezza della presenza di oltre 70 esemplari di stelle binarie confermate.

Il ruolo che hanno le stelle binarie nell'evoluzione stellare è legata al fenomeno di "zombizzazione". Infatti come sappiamo l'interazione che avviene nei sistemi binari ha l'effetto di rimuovere prematuramente il mantello esterno ricco di idrogeno della stella principale; impedendo così una successiva transizione attraverso una fredda fase di ipergigante e impedendo la perdita di massa che caratterizza le stelle di wolf rayet di cui abbiamo parlato prima.
Quindi le stelle giganti binarie presenti all'interno di Westerlund 1 rappresentano, al contrario delle coinquiline singole di wolf rayet, la miccia che porterà presto alla formazione di luminosissime supernove di tipo 1A.

scopri qui il processo di formazione delle supernovae di tipo 1A
Questo significa che, considerate le mostruose masse di queste stelle, dopo le esplosioni all'interno di Wd1 avremo con buona probabilità anche un alta popolazione di stelle di neutroni e buchi neri!
Come conferma di questo scenario futuro, troviamo la potentissima Magnetar di cui abbiamo parlato prima.

Insomma, pare che Westerlund 1 oltre a stupirci adesso darà anche un grande spettacolo nel futuro!

sabato 31 marzo 2018

#bestOf2018 #PianetiExtraSolari #ViaLattea
Un pianeta extra-solare ricoperto di ghiaccio ardente! Gliese 436b, o il pianeta "dal ghiaccio ardente", è una delle contraddizioni più esotiche della conoscenza umana. Tuttavia, questa apparente contraddizione non è del tutto infondata. Ecco svelati i segreti di questo eso-pianeta così fuori dal comune.

Ma iniziamo dall'inizio. Gliese 436b è un pianeta extra-solare (o eso-pianeta) che ruota attorno alla stella nana rossa Gliese 436, una stella del tutto simile al Sole a 30 anni luce dalla Terra, nella costellazione del Leone.

Gliese 436b ha una massa e un raggio molto vicini a quelli di Urano. La differenza tra questo pianeta e Urano è a la distanza sorprendentemente vicina alla stella attorno alla quale ruota Gliese 436b: circa 3 milioni di chilometri.
Abbiamo parlato molto di urano in questo articolo: i misteri di Urano. Qui puoi scoprire la sua atmosfera e il mistero della sua posizione.
Anche se questa può sembrare una grande distanza, se la immergiamo nel Sistema Solare scopriamo che Mercurio, il pianeta più vicino al Sole e che subisce temperature talmente roventi da fondere il piombo, è a quasi 58 milioni di chilometri dal Sole.
Riuscite a comprendere quanti pochi siano 4 milioni di chilometri?
Glise 436b è praticamente attaccato alla sua stella!
E le stranezze non sono finite qui: Glise 436b sembrerebbe possedere anche una immensa coda simile a quella delle comete, ma ampia circa 50 volte le dimensioni della stella madre!


Ma torniamo alla cosa veramente strana di questo pianeta: la sua superficie ghiacciata nonostante la sua strettissima vicinanza alla propria stella.
Siamo abbastanza sicuri che il pianeta "dal ghiaccio ardente" si trovi così vicino alla sua stella perché le osservazioni attraverso il metodo del transito hanno stimato un periodo di rivoluzione intorno alla sua stella di solamente 2,5 giorni terrestri.
E per avere questa altissima velocità la sua vicinanza deve quasi sicuramente essere quella.
Quindi, la temperatura superficiale di Glise 436b è di circa 450 gradi Centigradi.
Ma il punto di ebollizione dell'acqua è 100 gradi C, dunque come è possibile che attraverso le osservazioni spettroscopiche sia stata rilevata la presenza di ghiaccio?

Prima di tutto bisogna tener presente la posizione, le dimensioni e la massa del pianeta.
Per esempio, se Glise 436b fosse principalmente composto da gas come l'idrogeno e l'elio, il suo raggio sarebbe stato simile a quello di Giove, se non più grande.
D'altra parte, se i suoi principali costituenti fossero forme solide di roccia e metallo, le sue dimensioni sarebbero paragonabili a quelle della Terra, di Venere e di Marte.
Appena scoperto, l'ipotesi più accreditata era che il pianeta fosse un grande gigante gassoso, come Giove appunto, o forse anche più grande.
Si pensava anche che il pianeta si fosse formato molto più lontano dalla sua posizione attuale e che sia poi migrato verso la stella fino a raggiungere la sua elevata vicinanza. Questo avvicinamento e la conseguente influenza gravitazionale avrebbe provocato l'espulsione degli strati esterni di idrogeno verso la stella madre, riducendo così il diametro del pianeta alle sue dimensioni attuali.
Ma questa teoria fu accantonata una volta calcolato il raggio di Gliese 436b. Si comprese così che la presenza di strati di idrogeno ed elio erano necessari per spiegare un raggio planetario simile a quello di Urano.

Adesso gli gli astronomi e i planetologi hanno concluso che il ghiaccio presente su Gliese 436b è mantenuto solido a causa dell'enorme forza gravitazionale proveniente dal nucleo del pianeta.
Questa forza gravitazionale e la pressione, come avviene per i giganti gassosi del Sistema Solare, si intensificano sempre più a mano a mano che si scende in profondità, impedendo così all'acqua di evaporare come fa sulla Terra.

Oggi sappiamo che l'acqua può avere altri stati oltre alle tre forme più comunemente note sulla Terra. E l'acqua sul "pianeta dal ghiaccio ardente" è soggetta a condizioni che la rendono molto più densa del ghiaccio familiare che troviamo sul nostro pianeta.
Secondo le ipotesi dei planetologi lo stato dell'acqua su questo pianeta sarebbe quello di "Ice VII", cioè una forma di ghiaccio prodotta non dal freddo ma dalla forte compressione dell'acqua. Così, proprio come il carbonio si trasforma in diamante quando esposto a grandi quantità di temperatura e pressione, l'acqua di Gliese 436 b si trasformerebbe in ghiaccio, che però a causa della vicinanza alla stella madre, sarebbe estremamente caldo, rendendo il pianeta Glise 436b uno dei più affascinanti corpi celesti di cui siamo a conoscenza.

Gliese 436b, il pianeta che arde il ghiaccio, sarebbe quindi composto da un nucleo solido roccioso circondato da un altissimo strato di ghiaccio VII, ovvero acqua allo stato solido causato dalla forte compressione gravitazionale. Questo strato solido sarebbe grande quasi come il pianeta Urano e costituirebbe la maggior parte del diametro planetario.
L'altissima temperatura che subisce la faccia esposta alla luce della vicinissima stella madre, renderebbe bollente questa superficie ghiacciata. Sopra a alla superficie ghiacciata di Glise 436b c'è poi una vasta atmosfera di idrogeno, Elio e idrocarburi vari. E questa atmosfera non farebbe altro che aumentare il calore presente sulla superficie ghiacciata durante le ore diurne!

L'universo pullula di oggetti e spettacolari, che siamo fortunati a conoscere, grazie ai miglioramenti nella tecnologia spaziale. In effetti, Gliese 436b è stato classificato come uno dei pochi pianeti che batte la fantascienza.
Distanza dalla terra:30 anni luce
Costellazione:Leone
Stella madreGlise 436, nana rossa
Distanza dalla propria stella3 milioni di km
Dimensione:Urano/Nettuno
Tempo di percorrenza orbitale2,5 giorni terrestri

martedì 13 marzo 2018

#bestOf2018 #Nebulose #Stelle #ViaLattea

Cosa sono i globuli di bok?

I globuli di bok sono delle zone estremamente buie. Sono sempre stati, fin dal giorno della loro scoperta, tra gli oggetti più misteriosi e meno conosciuti dell'universo. Il loro mistero e il loro fascino sono dovuti al fatto che è difficile capire cosa si celi al loro interno. Le nuove tecnologie però hanno permesso di dare uno sguardo un po più chiaro all'interno dei loro misteri.

Ma iniziamo dal principio, I globuli di Bok sono nuvole molecolari molto compatte e isolate, che appaiono come piccoli globuli scuri all'interno di nebulose diffuse molto estese, come pad esempio i pilastri della creazione nella nebulosa Aquila o nella estesissima zona nebulare nella costellazione di Orione di cui m42 è solo una piccola parte.
Abbiamo parlato delle nebulose diffuse in questo nostro approfondimento: Nebulose diffuse, ricordi dell'universo primordiale

La dimensione dei globuli di bok va di solito da 1 a 3 anni luce, risulta quindi evidente che solo i più vicini sono ben osservabili.
La massa de globuli di bok invece è molto varia. Secondo i cosmologi dalle 15 alle 60 masse solari. Quando superano questa massa si parla nel senso più classico di nebulose oscure, che sono molto più estese.
Questi oggetti sono luoghi davvero estremi, con temperature che vanno oltre il glaciale: infatti la temperatura dei globuli di bok tocca i -260° C.In poche parole i globuli di bok sono tra gli oggetti celesti più freddi conosciuti.
A volte capita che i margini di questi meandri nebulari bui e freddi vengano ionizzati dalle stelle vicine. Spesso queste stelle sono appena nate dalla nebulosa madre in cui si trova l'ovulo di bok, e sono quindi stelle molto giovani e cariche di energia.
Il risultato è uno spettacolare anello luminescente che circonda l'ovulo di bok rendendolo unico.
Nella foto qui sotto vedete uno esempio di questo fenomeno: si tratta di un ovulo che si trova all'interno della nebulosa Carena, soprannominato "bruco" per il suo aspetto.
Appare evidente che lungo il perimetro, l'ovulo scuro sia delimitato da una zona molto luminosa che risplende addirittura rispetto alla nebulosa sullo sfondo.


Ma perché i globuli di bok sono così scuri e gelidi?
La risposta a questa domanda è nella composizione dei globuli. All'interno dei globuli di bok non è presente solamente del gas, ma troviamo anche una importante presenza di polvere.
La densità interna di queste zone è piuttosto elevata rispetto ai valori tipici dello spazio interstellare e della nebulosa ad emissione circostante.
Per questo motivo i globuli di bok assorbono e disperdono la luce della nebulosa o delle stelle che hanno attorno, e questa non riesce a penetrarli. Di conseguenza appaiono scuri e freddi.
Com l'avvento delle nuove tecnologie osservative che ci permettono di esplorare questi oggetti anche a lunghezze d'onda differenti, le cose sono un po' cambiate e i cosmologi oggi sono in grado di penetrare leggermente questi meandri usando le osservazioni nell'infrarosso.
Queste osservazioni hanno lasciato la comunità scientifica sorpresa, e hanno confermato la teoria che già Bart Bok, scopritore di questi oggetti, aveva approcciato nel 1940: All'interno dei globuli di bok stanno nascendo delle proto-stelle.

Ma come facciamo ad esserne certi della formazione stellare?
Il processo di formazione stellare oggi è ormai abbastanza noto ai cosmologi. Noi oggi non ne entreremo nel merito perché ne parleremo più a fondo in un approfondimento che è già in fase di scrittura, ma il collasso gravitazionale che avviene all'interno dei globuli di bok lascia due firme indelebili: Forti emissioni di carbonio, e flussi energetici bipolari.

I cosmologi sono stati in grado di osservare queste due caratteristiche nella maggior parte dei globuli di bok che conosciamo.
In questo approfondimento: La nascita di una stella in diretta potete scoprire, ma soprattutto veder evolversi, una delle più grosse manifestazioni di flusso energetico bipolare generato da una proto-stella

Ma le cosa più sorprendente è che in alcun casi le osservazioni all'infrarosso, quindi capaci di percepire oggetti a bassissime temperature, hanno messo in luce flebili corpi ancora molto deboli sia in termini di luminosità che di calore, all'interno della quale non si è ancora accesa la miccia della combustione nucleare: delle vere e proprie proto-stelle in uno stadio precedente a quello di stelle.

I globuli di bok sono oggetti straordinari: zone riservate, angoli privati all'interno di nebulose luminose dove piccole stelle come il sole stanno per venire alla luce. Sono come dei bozzoli dove una bellissima farfalla termina la propria metamorfosi prima di mostrarsi al mondo in tutti i suoi colori e la sua bellezza.
Le loro dimensioni, inferiori ai 3 anni luce, si allineano benissimo con quelle che potrebbero poi essere le dimensioni di un sistema stellare. Basti pensare che le dimensioni del nostro Sistema Solare arrivano a raggiungere i due anni luce.
Questo ci fa sognare, perché quando ne guardiamo uno su una lastra fotografica è come se stessimo guardando il Sole ed il Sistema Solare nei primissimi attimi della loro formazione.



mercoledì 24 gennaio 2018

#Nebulose #ViaLattea
Le nebulose diffuse oltre ad essere indubbiamente tra gli oggetti più scenici ed eleganti del cielo, molto spesso rappresentano anche le ultime tracce dell'universo primordiale all'interno delle galassie.

Le nebulose diffuse sono nuvole di materia interstellare. sottili ma diffuse agglomerazioni di gas e polvere. Rimasugli di antico gas primordiale che ancora non ha generato stelle. Tracce primordiali del gas sopravvissuto dai tempi in cui l'universo dopo il big bang non aveva ancora visto accendersi stelle nelle galassie. Quando guardiamo queste nebulose è come se guardassimo ciò che esisteva al tempo delle prime proto-galassie.
Sono escluse da queste considerazioni le nebulose diffuse generate dalla morte di una stella, come spiegato in questo articolo: nebulose planetarie.
Oppure quelle generate dall'esplosione di supernovae, in questo approfondimento scoprite come: Cosa sono le supernovae?.

In questo approfondimento ci concentreremo su quelle nebulose diffuse non generate da morti stellari, ma costituite da gas primordiale e che esistono da quando esistono le galassie.
Queste sono le nebulose ad emissione e le nebulose a riflessione.
Stiamo parlando di nebulose come M42 (Nebulosa di Orione), o come la nebulosa rosetta, oppure ancora la nebulosa aquila, o la nebulosa tarantola.
Questi oggetti sono estremamente antichi, e prima che le galassie si addensassero di stelle erano tutto ciò che esisteva nelle proto-galassie e nell'universo.
Si, perché questo tipo di nebulose sono i luoghi in cui nascono le stelle. Quello che vediamo oggi nella nostra galassia e nelle galassie vicine sono zone dove i venti stellari e le perturbazioni gravitazionali non hanno ancora innescato il meccanismo che porta alla formazione stellare. E quando queste nebulose sono davvero grandi non generano singole stelle ma addirittura ammassi stellari: gli ammassi aperti.
Abbiamo parlato in maniera approfondita di questi ammassi qui: gli ammassi aperti.

Ma perché le vediamo così belle e brillanti?
La risposta ci porta a classificare le nebulose diffuse in due sotto tipi: Le nebulose ad emissione e le nebulose a riflessione.